堰塞金沙江上游的白格滑坡形成机制与过程分析

2018年10月10日和11月3日,西藏自治区江达县白格村金沙江右岸先后2次发生滑坡堵江事件,堰塞湖与溃坝洪水给金沙江上游沿岸居民及其生产和生活设施带来巨大灾害。滑坡发生后,作者先后2次赶赴现场,参与灾害调查与救灾工作。基于现场调查,结合相关资料,对滑坡的形成机制与过程进行系统分析。结果表明:1)白格"10·10"滑坡是一个高位、高剪出口、高速非完全楔形体基岩滑坡,方量约107 m~3。2)滑坡地处金沙江缝合带,岩性为元古界熊松群片麻岩组,具有多期、多次变形与变质特点,糜棱岩化和蚀变很严重。3)滑坡按高程划分为3区,即前缘的阻滑区、中部的主滑区和后缘的牵引区,分割高程大致为3 500和3 000 m。主滑区为楔形体,系2组发育良好的结构面切割形成;阻滑区为四面体,由2组发育较差的结构面切割形成;牵引区为完全风化的岩土体夹团块状碎裂岩体。4)滑坡存在2个滑动方向,即主滑区的S80°E方向和阻滑区的N70°E方向,剪出口高程约2 950 m。5)主滑区楔形体重力是滑坡的主要动力来源,滑坡的孕育过程是相对完整的阻滑区岩体在主滑区重力驱动下的渐进破坏过程。6)滑坡过程如下:首先,主滑区和阻滑区启动;其次,失去支撑的牵引区再启动;随后,先启动的滑体高速撞击四川岸,逆坡爬高约95 m,并在两侧形成碎屑冲刷区;然后,先启动的滑体折返,并与后启动的滑体在河面上方相撞,冲击河水形成高速水砂射流,在两岸形成水砂射流冲刷区;而后,堰塞坝下游坡滑动,形成次级滑移区;最后,冲击产生的雨雾降落,完成滑坡坝表面冲刷。7)白格"11·3"滑坡是牵引区的部分岩土体在起阻滑作用的碎裂岩体渐进解体后下滑的结果,方量约3×106 m~3。8)牵引区目前严重变形的方量约5.50×106 m~3,存在再次滑坡与堵江的风险,需要采取合理的工程措施消除隐患。     

金沙江白格滑坡残留体失稳堵江风险分析

2018年10月10日和11月3日,金沙江上游白格滑坡两次滑动形成堰塞湖,对下游造成了巨大破坏。目前其滑源区边界外仍存在K1、K2和K3等3处规模较大的残留体,有再次失稳堵江的可能性,对下游4座在建水电站构成威胁。受滑坡区自然地理地质条件制约,对白格滑坡残留体的规模、可能的失稳模式、一次失稳体积等方面的研究工作较少,不能为金沙江上游相关建设风险管理提供支撑。针对上述问题,2019年对滑坡残留体开展了精细地形测量、变形现象详细调查、深部结构探测等工作,系统分析了三处残留体的体积、失稳方式、可能的失稳组合;在考虑失稳体的铲刮效应、运动轨迹、松方系数等基础上对残留体入江规模进行了分析;根据河谷地形数据,基于PFC3D软件模拟和“10·10”、“11·3”两次白格堰塞体的形态特征,对不同失稳规模进行了堰塞体堆积形态预测。结果表明,三处残留变形体体积分别为159.3×104m3、460×104m3、142×104m3;滑坡残留体存在小规模坍塌、大范围卸荷变形、一定规模岩土滑移失稳三种变形破坏形式;最危险失稳工况以1-4、2-1、3-1、3-2四个亚区同时失稳可能性最大,失稳总体积达271×104m3;白格滑坡残留体不同失稳工况下,沿主滑槽入江堆积最大堆积高度47.5m,堆积高程2937.5m。沿白格滑坡凹槽上游斜坡入江堆积最大堆积高度28.7m,堆积高程2923.7m。     

平敞型高速远程滑坡碎屑流运动与堆积演化规律研究

尼续村滑坡发育于藏南亚东-谷露裂谷带中段开阔的半地堑盆地边缘,堆积区为平坦河谷地貌,属于典型的“平敞型”岩质高速远程滑坡,堆积演化序列完整且保留至今,研究该滑坡有助于揭示这一类高速碎屑流运动与堆积演化机制。本课题对尼续村滑坡各组成部分开展了详细地面调查,结合地球物理方法揭示了源区斜坡破坏基本特征与破坏机理,通过遥感解译与堆积物颗分试验揭示了滑体演化各阶段碎屑物质的空间展布规律。通过研究提出,尼续村滑坡的高速碎屑流转化过程可划分为三个阶段,即在源区斜坡段的滑坡结构碎裂化阶段、中部滑动区的物质结构碎屑化阶段、前缘区域的碎屑流流态化运动与堆积阶段,相对应的滑体结构具有碎裂化-碎屑化-流态化的阶跃式转化过程。中部与前缘区域的碎屑流以内部或底部的层状剪切破碎为主,使得碎屑流在“摊薄效应”下继续运动与纵向扩展,而碎屑流运动由“干”的高速流态化转为固态静止的过程极为迅速,从而保留有连续脊丘与线槽等特殊流体性质下的堆积地貌形态。研究认为,地震发生后受源区斜坡结构所控制产生明显的解体与破坏,按照由前至后的序列下滑运移,受滑体自身势能条件控制,自源区而下的滑体在堆积过程中产生了由左至右、由近及远的叠加堆积过程,这是尼续村滑坡堆积范围向下游明显偏转的主要原因。     

汶川地震引发高速远程滑坡运动机理数值模拟研究——以谢家店子滑坡为例

针对汶川地震引发的谢家店子滑坡,在现场调查分析的基础上,建立了二维离散元数值模拟模型,采用2D-Block软件对其进行了全过程的数值模拟研究,并通过对跟踪块体的深入分析,研究了相应地质体在不同阶段下的运动特征。模拟结果表明,谢家店子滑坡经历了剧动启程抛掷阶段、快速撞击飞行阶段、铲刮减速碎屑流阶段及堆积掩埋阶段。为了揭示地震引发高速滑坡的发生规律,分别研究了地震震级、斜坡地形和斜坡上岩块的尺寸对高速滑坡启动和运动过程的影响规律。地震震级对边坡的启动、变形、破坏和运动有很大的影响,地震震级越大,滑体启动的加速度和速度也就越大,从而易形成高速远程滑坡。斜坡体本身的地形地貌对滑体运动也有较大影响。在震级和岩石力学参数一定的条件下,斜坡上岩块的大小对其启动、变形和运动过程有一定影响,随着岩块的增大,滑体运动的每个阶段历时都在减小,但当岩体十分破碎时,滑体虽然能够运动,但是很难发生抛掷。将地震滑坡的启动机理概括为积累变形效应、振荡启程效应和振荡加速效应。     

高速滑坡活动强度的动力模拟

考虑到高速滑坡过程中的速度和变形的不均匀性、变形能的改变以及能量的损耗 ,提出一种可以模拟滑坡从失稳开始滑动到终止全过程的数值模型 ,可用来预测最大滑速和最大滑距及滑体形状的变化 .通过对天水锻压机床厂滑坡的滑速和滑距的验证及坡体形状的计算机模拟 ,证明了该方法的有效性 .结果表明 :滑坡形成高速的根本原因在于剧滑时综合摩阻力的下降 ,滑体后部在滑动过程中的较大重心落差是滑体高速运动的动力来源 ;在滑动的中间阶段 ,滑体经常呈现出整体运动的特征 ,而中前部土体在滑坡后则易处于松弛甚至拉伸的状态     

斜坡失稳及其启程速度的折迭突变模型

临滑斜坡内聚集了巨大剪切形变能,坡体临滑释放的形变能大于滑带岩体破裂、贯通所需能量的部分,将转变成滑体弹冲剧发的动能.将坡体视为变形体,计算了重力作用下简化坡体模型的剪切形变能,计入滑带厚度,建立斜坡失稳的折迭突变模型,对滑体启动方式进行分析.研究表明,当坡体剪切刚度k小于滑带锁固段岩体抗剪力曲线软化段拐点处刚度|Q'(u1)|,即系统刚度比K=k-Q1(ut)<1时,滑动为剧动式滑坡.给出了滑体弹冲的动能表达式,由此得到的滑体弹冲剧发速度、加速度关系表明,滑体的启程弹冲效应与滑体规模成反比,给出剧动式滑体启程速度的算例.用格林公式证明了临滑坡体剪切形变能释放量,可以用折迭突变模型中的几何图形来表示.当参数变化使系统剐度比K=k-Q1(ut)≥1时,所建立的突变模型可以对缓动式滑坡进行描述.     

大型地震滑坡高速滑动堵江机制的离散元数值模拟

汶川大地震触发了大量的大型滑坡,这些滑坡体在峡谷河流地带堵塞河道形成了堰塞湖.本文以唐家山滑坡形成的堰塞湖为例,通过离散元数值方法对地震作用下唐家山滑坡的滑动堵江机制进行了模拟,结论如下:唐家山滑坡确实为一高速滑坡,滑坡从启动到停止,其速度变化曲线具有显著的非线性特征,滑坡的最大滑速达27 m/s;直观地再现了唐家山滑坡的滑动以及形成堰塞体的全过程运动特征和滑坡堵江机制,并把其划分为5个阶段,即滑动启动阶段、加速滑动阶段、减速滑动阶段、遇阻堆积阶段和自稳成坝阶段.     

西藏瓦来高速远程滑坡的运动学过程与碎裂化特征

岩石的碎裂化作为高速远程滑坡中的一种重要现象,其不仅是颗粒流假说的基础,也涉及到滑坡能量的耗散与传递作用。本文以西藏八宿县瓦来滑坡为例,通过遥感影像解译、野外调查和粒度试验等方法,对山谷型高速远程滑坡的地貌特征、堆积结构、运动学过程及碎裂化特征进行了分析和探讨。基于无人机航测数据构建的高精度数字高程模型,对瓦来滑坡的地貌结构进行了定量化分析。依据等高线特征与基岩分布特征重建了滑坡前地形并对瓦来滑坡的体积进行了估算。研究结果表明,瓦来滑坡是一个滑动面受节理控制的碎屑流型高速远程滑坡,其水平运动距离为3480m (H/L=0.32),其堆积方量约为5.12×10^7 m^3。瓦来滑坡的主要地貌结构有修剪线、巨型丘、纵向脊和压缩脊,这些地貌结构指示了滑坡启动后朝向NE48°方向运动,遇到山体阻挡后偏转向北。瓦来滑坡的外壳相较薄,明显受到岩层节理控制;滑体相中的堆积结构以分层结构、拼图结构、块石定向排列、块石剪切破坏为主,这些结构指示瓦来滑坡的层流运动特征,且其运动过程中,内部存在碰撞作用与剪切作用。滑体相中粒度沿程的变化特征表明瓦来滑坡的内部破碎主要发生在从滑坡源区经过流通区到坡脚的撞击过程中,为强破碎阶段;细颗粒的粒度分布特征和发育不明显的细粒剪切带指示该滑坡在径向运动阶段的破碎作用相对前者较弱,为弱破碎阶段。     

汶川地震灾区帽壳子滑坡形成泥石流的过程和特征

实地调查了汶川地震灾区北川县帽壳子滑坡转化为坡面泥石流和沟道泥石流的基本特征和形成过程,并利用能量守恒原理和Takahashi泥石流运动模型对其运动特征进行了分析。结果表明：对于强震诱发的滑坡,其层间碎块石土体强度低,滑坡体内部裂隙发育,在强降雨作用下容易转化为泥石流;滑坡转化为坡面泥石流的过程为岩土体沿基岩面下滑→撞击→强碎屑化→流动→快速停积;滑坡转化为沟道泥石流的过程为滑坡体崩滑→弱碎屑化→水流掺混→掏蚀沟道→流动堆积;滑坡转化为坡面泥石流后,起始速度较快,但没有沟道限制和水力作用,因此运动阻力较大,冲出距离远小于沟道泥石流;利用Takahashi泥石流运动模型计算得到的沟道泥石流冲出距离与实际观察值比较吻合。     

金沙江白格滑坡裂缝区失稳概率分析

金沙江上游白格滑坡于2018年10月10日和11月3日连续发生两次滑坡堵江-溃坝事件,给沿岸居民带来巨大灾害。滑坡发生之后,在滑坡体后缘形成3个裂缝区,存在再次滑坡堵江的可能。鉴于白格滑坡岩土体试验数量有限,试验成果不能反映坡体抗剪强度参数的统计特征,本文针对白格11.03滑坡,采用基于极大似然估计的优化算法,对滑坡岩土体的抗剪强度参数进行了反演,并利用反演参数,采用蒙特卡洛方法对滑坡后缘裂缝区进行了可靠度计算和稳定性评价。研究表明：（1）将响应面法与基于极大似然的概率反分析方法结合起来对滑坡体参数进行反演,计算过程简便,计算方法适应性强。（2）根据白格11.03滑坡反演得到的滑坡岩土体抗剪强度后验分布为c~N(13.05kPa, 32),tanφ~N(0.64, 0.042),计算结果表明通过反演可以降低先验参数的不确定性。（3）采用自动搜索最危险滑动面的方法得到了各裂缝区的局部破坏模式。计算得到的最危险滑动区范围与现场调查及监测得到的失稳区范围基本一致,且局部破坏模式下的破坏概率均明显大于整体破坏模式,表明裂缝区破坏以渐进牵引破坏为主,与实际的裂缝发展规律及破坏模式一致。（4）白格滑坡后缘3个裂缝区的潜在失稳区域C1-1、C2-1和C3-1的体积分别为7×105 m3、3.2×106 m3和1.3×106 m3,对应的失稳概率分别为21.70%、33.90%和27.30%,均为极高危险性。因此,有必要对滑坡堵江-溃坝洪水灾害链进行风险评价,并提出合理的处置措施和应急预案。     

基于PFC3D粘性与无粘崩滑土体运动过程对比分析(研究生论坛)

大多数岩土体崩滑后形成由粗颗粒和黏性填隙介质组成的黏性崩滑体。为分析黏性填隙介质对运动过程的影响,利用MCR301,测定容重为1.360 g/cm3成都黏土法向黏连力和切向剪切抗力。利用PFC3D构建崩滑土体运动数值模型,并将崩滑土体试样划分为5个部位,用设定颗粒代表崩滑土体不同部位。通过对比分析颗粒间切向、法向黏连强度为200 Pa和无黏情况下,不同部位颗粒位置、速度随时步演化过程,分析结果表明:黏连强度改变崩滑土体启动运动模式,在200 Pa为推移式启动模式,无黏情况下为溜滑启动模式;黏性条件下颗粒峰值速度较无黏条件下小,而碰撞频率较无黏条件下高,速度波动幅度大。     

崩滑体动力学机理分析及全过程速度计算——以四川省汉源县8.6大型崩塌滑坡为例

"5·12"汶川特大地震破坏性强,影响范围广,在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流等次生山地灾害.汉源县是汶川8.0级大地震Ⅵ度烈度区内唯一的Ⅷ度异常区,是十分典型的远震烈度异常区,由于地震导致山体松动,因而触发了大量的崩塌、滑坡.以2009年8月6日四川省汉源县顺河乡境内猴子岩发生的大型崩塌滑坡为例,将滑坡划分成起动、运动、撞击3个阶段,根据大渡河堰塞坝的形成过程,运用滑坡几何学、滑坡运动学理论,论述了汉源高位山体崩滑的形成及机理;基于岩质滑坡动力学、能量平衡原理,分析了岩质山体崩塌滑坡的运动规律,并对各阶段的岩体介质速度进行了计算.计算结果表明:猴子岩崩滑全过程中,崩滑体运动速度呈先增大后减小的趋势,行程运动阶段的速度高于起动速度和撞击后速度.研究结果可为水库的设计及涌浪高度的确定提供基本参数,同时为边坡失稳及堰塞湖的防治提供理论依据.     

江西相山矿田邹家山铀矿床特富矿石流体包裹体特征:来自共生磷灰石-紫黑色细晶萤石等矿物制约

在相山矿田成矿流体研究中,前人一般选择成矿晚期结晶良好、透明度高的脉石矿物中的流体包裹体进行研究,其结果难以准确反映成矿流体的信息。基于此,选择江西相山矿田邹家山铀矿床特富矿石中与铀矿物紧密共生的磷灰石及其伴生微细晶透明矿物作为研究对象,通过岩相学观察、扫描电镜能谱分析及流体包裹体研究,讨论该矿床的成矿流体性质,以期为成矿流体来源的判断与成矿过程的研究提供新资料。结果表明:特富铀矿石中与铀矿物密切共生的磷灰石可分为两类。一类为含黑色矿物包裹体的微晶磷灰石(Ap1型),晶形较差,形状不规则,透明度较差,粒度小,推测为主成矿阶段产物,与之共生的主要有微晶石英和紫黑色细晶萤石,同属主成矿阶段产物; 另一类为中粗晶磷灰石(Ap2型),自形程度高,形状规则,部分呈六方柱形,粒度大,推测为成矿晚阶段产物。主成矿阶段,紫黑色细晶萤石中流体包裹体气体成分主要为H₂,微晶石英中流体包裹体气体成分主要为O₂和CO₂,指示了成矿流体中的气体组分以H₂、O₂为主,可能含有少量的CO₂,说明成矿流体具有富H₂的深源流体加入。主成矿阶段流体包裹体均一温度为270 ℃～330 ℃,盐度为5%～9% NaCl_eq,成矿晚阶段流体包裹体均一温度为180 ℃～220 ℃,盐度为4%～10% NaCl_eq,成矿温度最低为180 ℃。特富铀矿石中成矿期磷灰石及其共生脉石矿物中流体包裹体组合特征较好地指示了铀主成矿阶段的流体性质。     

基于振动台试验的含软弱夹层堆积体边坡动力响应规律与失稳破坏现象研究

针对川藏铁路沿线典型潜在滑坡灾害点,设计完成了几何相似比为1:10的含软弱夹层堆积体高陡边坡振动台试验,从滑塌现象、动力特性及成因机制等方面开展了系统研究,得出以下结论：边坡滑塌是一个均衡渐进的过程,在地震初期,在重力和地震力耦合作用下,滑体表面出现土体剥落;随着地震动持续,滑体顶部开裂,滑体表面裂缝增多并向前缘锁固段发展;最终,锁固段发生渐进性破坏,滑动面贯通,滑体从前缘剪出口滑出形成滑坡;以坡脚处的加速度峰值为基准,在不同烈度汶川卧龙地震波作用下,堆积体高陡边坡临空面方向、竖直方向上PGA沿着高程均有不同程度的放大,且边坡临空面向加速度放大性大于竖直方向。不论是边坡临空面方向还是竖直方向,随着输入地震动峰值的增大,加速度高程放大系数逐渐增大,在PGA=0.4g时达到峰值;滑床、滑体间运动的不一致性是诱发滑坡的一项主控影响因素,在堆积体滑塌前,堆积体内临空面的加速度峰值及其傅立叶幅值大于滑床,且两者的卓越频带基本一致,略有差别;当堆积体开始滑塌时,堆积体内临空面的加速度峰值及其傅立叶幅值小于滑床,且卓越频带逐渐向低频转移,而滑床内的加速度傅立叶谱的主频和幅值基本不变。     

青藏高原东南部大型岩质高速远程崩滑启动地质力学模式初探

高速远程崩滑破坏性居各类崩滑之冠。青藏高原东南部是我国大型高速远程崩滑最发育地区。源区斜坡破坏是大型高速远程崩滑发生的前提,弄清源区斜坡破坏模式及其发生条件既是研究这类崩滑高速远程机理的基础,也是预防此类崩滑灾害的前提。本文基于青藏高原东南部15处具有不同流动特征和流通路径的大型高速远程崩滑现场调查数据、影像数据和前人资料,分析了15处崩滑源区斜坡地形地质条件、斜坡破坏模式和诱发因素。初步研究发现：1）源区斜坡高陡和剪出口高位是高速远程崩滑必要条件,坡高>150m、坡度>30? 、剪出口高出坡底>100m可能是区内高速远程崩滑发生的基本地形条件。;2）区内高速远程崩滑多发于花岗岩、玄武岩两类坚硬块状岩斜坡和片麻岩、变质砂岩+板岩、灰岩三类坚硬-较坚硬层状岩斜向坡、逆向坡和陡倾顺向坡;3）斜坡破坏模式受结构面控制,具有复合楔形体滑动、不规则块体复合平面滑动、不规则块体倾倒-崩落、弯曲折断-滑移和顺层滑移-溃曲等五类破坏模式;4）崩滑受地震诱发最为普遍,冰川融水其次,自重作用下的累进性破坏也时有发生。以斜坡地质结构、破坏模式和失稳动力类型为切入点,青藏高原东南部大型高速远程崩滑源区斜坡破坏启动的地质力学分类模式可归为八类：坚硬块状岩复合楔形体高位剪出滑移模式、空隙水压浮托的坚硬块状岩复合楔形体高位剪出滑移模式、坚硬块状岩高位剪出复合平面滑移模式、较坚硬-坚硬层状岩高位剪出复合滑移模式、坚硬层状岩块体高位倾倒-崩落模式、坚硬-较坚硬层状岩高位剪出复合滑移模式、坚硬-较坚硬层状岩弯折-高位剪出滑移模式、坚硬-较坚硬层状岩平面滑移-溃曲-弹冲模式。地震抛射作用与上述模式叠加也是该区高速远程崩滑的主要特征之一。     

基于SPH方法对多晶硅裂纹扩展的数值模拟

应用非动力学软件Autodyn-2D对多晶硅受冲击载荷作用而损伤开裂的连续介质离散化过程进行了研究。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,分别模拟了不同宽度的钨合金锤在不同的位置以不同的冲击速度对多晶硅靶板的冲击过程,分析了不同冲击载荷下的裂纹产生与扩展方式,得出了锤头冲击速度、冲击面宽度、冲击位置对多晶硅裂纹与碎片粒度的影响结果。综合仿真结果表明,当锤头冲击速度小于25 m/s时,多晶硅的起裂点随着冲击速度的增大向中轴线靠近;当冲击速度大于25 m/s时,主裂纹扩展长度不再增加,但分叉裂纹密度增大;当冲击速度大于40 m/s时,裂纹扩展基本不变;当锤头宽度为20 mm,冲击速度为40 m/s,采用击打多晶硅中心位置的打击方式,能有效将多晶硅的破碎尺寸控制在5～90 mm之间,大大减少了多晶硅浪费。     

金沙江白格堰塞湖溃决过程数值模拟

2018年10月10日和11月3日，在我国四川省与西藏自治区交界处的白格村同一位置连续发生两次滑坡，完全堵塞了金沙江形成堰塞湖。由于“10?10”滑坡形成的堰塞湖水位抬升迅速，堰塞湖于10月12日自然漫顶溃决。“11?03”滑坡堵塞了“10?10”堰塞体溃决形成的流道，形成了更大的堰塞湖，鉴于客观条件允许，采取了开挖泄流槽降低堰塞湖溃决水位的措施，至11月12日，堰塞湖发生漫顶溃决，溃口洪水峰值流量为31000m3/s。由于“11?03”白格堰塞湖溃决案例拥有较为完整的实测资料，为堰塞湖溃决过程的研究提供了宝贵的基础数据。基于堰塞体的溃决机理，建立了可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和材料特征的堰塞湖溃决过程数学模型。模型采用宽顶堰公式模拟溃口洪水流量，并根据堰塞湖入湖和溃口流量以及堰塞湖的水位-湖面面积关系曲线确定堰塞湖水位的变化；采用基于水流剪应力和堰塞体材料临界剪应力，并可考虑宽级配堰塞体材料特性的冲蚀公式模拟材料的冲蚀过程；假设溃口在纵向下切和横向展宽过程中坡角保持不变，采用极限平衡法分析溃口在发展过程中发生的边坡失稳；采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟堰塞湖溃决时的水土耦合过程。采用建立的模型对“11?03”白格堰塞湖溃决案例进行反演分析后发现，模型计算获得的溃口流量过程、堰塞湖水位变化过程、溃口发展过程与实测值基本吻合。参数敏感性分析表明，冲蚀系数对溃决过程具有重要的影响，残留坝高通过影响下泄库容也对溃决过程产生作用；另外，开挖泄流槽可降低堰塞湖溃决时的库容，从而对溃口流量过程产生影响，是降低灾害损失的有效手段。     

猴子岩水库色玉滑坡涌浪灾害链CFD-DEM耦合数值模拟

滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法（CFD）与离散单元法（DEM）的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法（CFD）求解水体流动,采用离散单元法（DEM）模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示：计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。研究表明CFD–DEM流固耦合模型能够很好地应用于模拟山区河谷大规模滑坡涌浪灾害,可为库区防灾减灾提供高效的技术支持。     

金沙江上游白格滑坡黏土化蚀变岩的灾变力学行为研究

金沙江构造结合带是典型的板块碰撞作用形成的构造混杂岩带,不仅地质结构复杂,而且发育了工程特性极差的特殊岩土体。在金沙江上游白格滑坡成因机理调查与分析过程中,新发现了巨型滑坡体后缘滑壁发育厚度较大、分布较连续的黏土化蚀变岩,是构成滑动带的重要组分。基于相关样品的原位测试和室内系统的物质组成、耐崩解、环形剪切、动三轴等物理力学试验研究,揭示了黏土化蚀变岩的灾变力学特性及其在白格滑坡形成演化中的作用。主要结论如下：（1）白格滑坡黏土化蚀变岩是金沙江构造结合带中蛇绿岩蚀变的产物,蚀变程度高,蚀变系数介于0.64～0.86之间,黏土矿物成分以伊利石为主、伊/蒙混层矿物次之,遇水极易崩解,崩解指数达50%以上;（2）黏土化蚀变岩中工程性质最差的是蚀变黏土,水和振动荷载作用下强度弱化显著,含水率由10%增至20%后剪切强度降幅达34%,动强度远小于其静强度,并随着振动次数的增加不断降低,是促进斜坡岩体结构面贯通、破坏的重要因素;（3）白格滑坡滑动面的形成受节理结构面与黏土化蚀变岩联合控制,整体上可分为2种模式：黏土化蚀变岩厚层软弱夹层型和充填节理裂隙贯通型;（4）金沙江上游发育的不少巨型高位滑坡与黏土化蚀变岩不良工程特性具有密切的关系,岩体结构与特殊岩性的组合是值得关注的区域性易滑地质结构。相关认识对于青藏高原东缘大江大河岸坡稳定性分析和防灾减灾具有较好的启示意义。     

低共熔溶剂中单质反应合成硫化铜及其光催化性能测试

以铜粉和硫粉为原料,在四丙基溴化铵和乙二醇(物质的量比1∶3)组成的低共熔溶剂中,分别于不同温度和不同时间内通过单质反应制备出直径为1~2μm 微米球结构的高纯度CuS,并得出其最优反应条件为25℃、6h。用XRD、SEM 等手段对样品进行了表征,XRD表明样品为纯净的CuS晶体。SEM 表明样品具有由纳米片交错连结而成的微米球结构。UV-Vis分析表明样品在紫外光区和可见光区均有较强吸收,其禁带宽度约为1.59eV。测试了样品的光催化性能并探究了H₂O₂ 在催化过程中的重要作用。在光照60min后,亚甲基蓝(10mg/L)、罗丹明B(10mg/L)和甲基橙(10mg/L)的降解率分别达到94.99%、89.90%和69.42%,表明样品具有优越的光催化活性,并且得出H₂O₂ 的加入能显著提高染料的降解率。